一种抗电气化铁路牵引回流干扰的信号隔离装置的制作方法

本发明涉及一种信号隔离装置，尤其涉及一种抗电气化铁路牵引回流干扰的信号隔离装置。

背景技术：

截至2017年底，我国电气化铁路里程已经达到8.7万公里，电气化列车运行时，会对沿线设备产生很大的电磁干扰，从而影响沿线的电子电气设备，通常情况下需要在信号线缆两端增加信号隔离器来抑制干扰。

信号隔离器是一种信号隔离装置，将输入信号通过不同的变送器，变送输出隔离的信号，使输入信号、输出信号、电源之间做到电气隔离，从而提高信号传输过程中的抗干扰能力的设备。

通常的信号隔离器将收到的电信号，首先通过半导体器件调整变换，然后通过光感或者磁感器件进行隔离转换，最后再进行解调变换回隔离前的原信号或者对隔离器的信号进行了线性变换，同时对隔离后信号的供电电源进行隔离处理，确保变换后的信号、电源、大地之间相互隔离。

电气化铁路现场干扰源很多，同时还要兼顾雷电防护，现有的做法通常是在远距离传输的信号线缆两端增加全模防雷器和信号隔离器来进行综合电磁兼容防护。我国电气化铁路供电方式一般采用直供、电力牵引bt供电方式、电力牵引at供电方式，直供方式对沿线设备造成很大的干扰。电力牵引at供电方式为最常见的方式，虽然电力牵引bt供电方式、电力牵引at供电方式能很大的遏制牵引回流对沿线设备的干扰，但是由于两线不平衡，仍然会导致沿线信号电缆上出现比较高的共模感应电压。而由于信号线缆传输的大部分都是小信号，对应使用的防雷器也都是低保护电压等级的，很容易受到牵引回流的影响，导致在电气化列车经过的时候防雷器动作。而由于牵引回流的能量高持续时间长，轻则导致两个设备站之间的通信中断，严重的直接烧毁防雷器，导致两站之间通信彻底中断。

技术实现要素：

为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种抗电气化铁路牵引回流干扰的信号隔离装置。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种抗电气化铁路牵引回流干扰的信号隔离装置，包括信号隔离器，它还包括非线性防护器件，非线性防护器件设置在信号隔离器的内部且非线性防护器件串联在信号隔离器的线缆端参考地和大地之间，非线性防护器件的击穿电压高于牵引回流感应电压的最大值并且小于信号隔离器的隔离电压值；

信号隔离器在一侧通过信号电缆与设备站相连接、在另一侧通过信号电缆与防雷器相连接，防雷器通过信号电缆与下一个设备站的防雷器相连接；防雷器的防雷器地线连接到信号隔离器的线缆端参考地并通过非线性保护器件与大地相接。

进一步地，非线性防护器件由压敏电阻串联气体放电管组成，压敏电阻通过导线连接在信号隔离器的线缆端参考地处，气体放电管通过导线与大地相接。

进一步地，非线性防护器件为半导体放电管。

进一步地，非线性防护器件为瞬态抑制二极管。

进一步地，非线性防护器件为空气间隙。

本发明公开了一种抗电气化铁路牵引回流干扰的信号隔离装置，用于防止雷电和牵引回流同时发生的情况，避免导致的通信长时间中断。设计的非线性器件使得本信号隔离装置在常态可以隔绝牵引回流干扰，在雷雨天气并不会影响外接防雷器的防护功能，并且在雷电过后具备切断牵引回流干扰续流的功能，有效解决了牵引回流的影响，避免了两个设备站之间的通信中断问题。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中：1、设备站；2、信号隔离器；3、防雷器；4、信号电缆；5、防雷器地线；6、线缆端参考地；7、大地；8、压敏电阻；9、气体放电管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示的一种抗电气化铁路牵引回流干扰的信号隔离装置，包括信号隔离器2，它还包括非线性防护器件，非线性防护器件设置在信号隔离器2的内部且非线性防护器件串联在信号隔离器2的线缆端参考地6和大地7之间，非线性防护器件的击穿电压高于牵引回流感应电压的最大值并且小于信号隔离器2的隔离电压值；其中，牵引回流感应电压最大值的确定是依据不同的现场情况，通过示波器等检测仪器测量所得；信号隔离器的隔离电压值是依据信号隔离器设计的隔离电压技术指标而确定，对于每个隔离器均具有其特定的隔离电压技术指标。

信号隔离器2在一侧通过信号电缆4与设备站1相连接、在另一侧通过信号电缆4与防雷器3相连接，防雷器3通过信号电缆4与下一个设备站的防雷器相连接，依次类推，下一个设备站的防雷器也连接有此信号隔离装置；防雷器3的防雷器地线5连接到信号隔离器2的线缆端参考地6并通过非线性保护器件与大地7相接。

与传统设置的信号隔离器相比，本发明所公开的信号隔离装置具有以下特点：

1)信号隔离装置不仅包含信号隔离器，在信号隔离器的线缆端参考地和大地之间串联非线性保护器件，非线性器件可以是压敏电阻串联气体放电管所组成的防止续流的电路结构，也可以是半导体放电管或瞬态抑制二极管(tvs)或空气间隙。当非线性防护器件由压敏电阻8串联气体放电管9组成时，压敏电阻8通过导线连接在信号隔离器2的线缆端参考地6处，气体放电管9通过导线与大地7相接。

2)非线性保护器件设置在信号隔离器的内部，它的击穿电压大于牵引回流干扰电压的最大值，小于信号隔离器的隔离电压技术指标。

3)防雷器的防雷器地线连接到信号隔离器的线缆端参考地，通过非线性保护器件接地。

由于本信号隔离装置具有上述特点，因此有效的防止了雷电和牵引回流同时发生的情况，避免了通信长时间中断。非线性器件在高压导通后，在雷电过后具备切断牵引回流干扰续流的功能。特别是使用热敏电阻串联气体放电管的方式，使得在电气化列车通过的时候，隔绝了牵引回流感应电压对信号的干扰，同时防雷器不会动作。

并且，由于非线性防护器件的击穿电压小于信号隔离器的隔离电压，当雷电发生的时候，雷电电压很高首先击穿信号隔离器内部的非线性保护器件和防雷器，击穿后通路处于低阻状态，保护了内侧设备不被雷电损坏。当雷电过后，非线性器件切断牵引回流感应电引起的续流，这样就完全断开了线缆端参考地和大地之前的电气连接，使通信恢复正常。本信号隔离器系统兼顾了传统信号隔离器对信号的抗干扰防护功能，同时抑制了牵引回流干扰，并且与外接防雷器完美配合解决了雷电防护的问题。

下面以某高铁线路为例，对本发明做进一步的说明。

某高铁线路由于是采用既有线路改造为高速铁路，接地条件不好，供电方式也比较落后，造成现场牵引回流干扰很大。经过现场测量得知，牵引回流在信号线缆上的干扰超过200vac，而且干扰产生的能量巨大，现场的信号防雷器经常在过车的时候被烧毁，经常出现通信中断。

因此，在此高铁线路的现场，安装了本发明所公开的抗电气化铁路牵引回流干扰的信号隔离装置，完美的解决了上述问题，在高速列车经过的时候信号线缆上感应的电压不足以击穿非线性器件，非线性器件也没有漏电流，从而隔绝了牵引回流干扰；当雷电来临的时候，雷电电压高，雷电击穿非线性器件和信号防雷器，拉低了共模雷电电压，从而保护了信号隔离器不会损坏。经过现场长时间的运行和雷雨季节的考验，此高铁线路再没有出现过通信中断等情况，证明了抗电气化铁路牵引回流干扰的信号隔离装置能很好的解决现场牵引回流带来的干扰，同时并不会影响信号防雷器对信号隔离器的雷电保护功能。

上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。